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中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)士、中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)技術(shu)大學(xue)(xue)教(jiao)授(shou)潘建偉，中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)技術(shu)大學(xue)(xue)教(jiao)授(shou)陸(lu)朝(chao)陽、霍永恒等在國(guo)際上首次(ci)實現效(xiao)率(lv)超(chao)越(yue)可擴展(zhan)線性(xing)光(guang)(guang)量子(zi)計算(suan)損(sun)失(shi)容忍閾值的高性(xing)能(neng)單光(guang)(guang)子(zi)源(yuan)，綜合(he)指標達(da)到國(guo)際最先進水平，為未來實現通用(yong)光(guang)(guang)量子(zi)計算(suan)奠定了關鍵技術(shu)基(ji)礎。2月28日，相關研究成(cheng)果(guo)在線發表于《自然-光(guang)(guang)子(zi)學(xue)(xue)》。
單光子源系統示意圖(tu)。中國(guo)科大供圖(tu)
審稿人高(gao)度評(ping)價這項研究工作，認為(wei)“實現光(guang)源(yuan)系統效率(lv)高(gao)于光(guang)量子計(ji)算中損耗容忍閾值是一(yi)個里程碑”，“這些(xie)結果(guo)無疑(yi)是朝著理想單(dan)光(guang)子源(yuan)邁出的又一(yi)大(da)步”。
光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)作為量(liang)子(zi)(zi)(zi)信息處理(li)的(de)重要載(zai)體，具有速度快、室溫(wen)操作、抗(kang)環境干(gan)擾強等優勢，但光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)易(yi)損失的(de)物理(li)特性一(yi)直是大規模光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)計算的(de)核心挑(tiao)戰(zhan)。理(li)論表(biao)明，單光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)源的(de)效(xiao)率必須高于2/3的(de)損失容忍閾(yu)值(zhi)，可擴展的(de)線性光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)計算才具備(bei)可行性。然而，歷經近半個世紀的(de)技(ji)術(shu)攻關，此前所有確定性全(quan)同單光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)子(zi)(zi)(zi)源的(de)效(xiao)率始終(zhong)未能突破(po)該閾(yu)值(zhi)，成為制(zhi)約光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)量(liang)子(zi)(zi)(zi)計算發(fa)展的(de)關鍵(jian)障礙。
為攻克(ke)該難(nan)題，研究團隊發展了一種可(ke)調諧(xie)的開放式(shi)光(guang)學(xue)微腔，實現(xian)了量子點與微腔在諧(xie)振頻率及空間(jian)定(ding)位的雙重精準耦合，解決了傳統(tong)固(gu)定(ding)式(shi)微腔的失諧(xie)難(nan)題。
此(ci)外，團隊(dui)發展了(le)一種脈沖整形激(ji)發技術，使(shi)單(dan)光子(zi)(zi)源(yuan)(yuan)的(de)整體性能得到(dao)顯(xian)著提升。該單(dan)光子(zi)(zi)源(yuan)(yuan)的(de)單(dan)光子(zi)(zi)性能優于98.0%，光子(zi)(zi)全(quan)同性優于98.6%，系(xi)統效率達到(dao)71.2%，提取效率達到(dao)80.6%，首次突破(po)了(le)2/3的(de)損失容忍閾值，并(bing)實現了(le)1.89分貝的(de)強度壓(ya)縮(suo)。相關綜合指(zhi)標達到(dao)了(le)國際最先進水(shui)平。
相關論(lun)文信(xin)息(xi)：//doi.org/10.1038/s41566-025-01639-8
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